Experimento de termodinamica

Antes de entrar en los datos del modelo, voy a dar algunos conceptos que resultan necesarios para la comprension y posterior construccion del motor- El motor STIRLING es un motor de los llamados de combustion externa o motor de aire caliente. El aire que evoluciona en el interior del motor es siempre el mismo (aislado del exterior) y su volumen varia solo en lo que corresponde al embolo motor entre sus posiciones superior e inferior. Existen en el motor dos zonas: una fria y otra caliente.

El motor cuenta con un mecanismo (desplazador) que hace que el aire pase de la zona fria a la zona caliente y luego a la zona fria nuevamente, produciendose consecuentemente su expansion y su posterior contraccion. Esto es aprovechado por el embolo motor para producir potencia. Para que el ciclo se repita, el motor cuenta con un mecanismo inercial (volante) que lo hace posible. Veamos ahora un esquema de nuestro motor: [pic] Partes utilizadas para este modelo Construi la camara de presion con una lata de aerosol de 58 mm de diametro (insecticidas, aprestos, desodorantes de ambientes, etc) que debe ser necesariamente de hojalata.

La tapa de la camara es su misma tapa, que luego de cortada,

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se le rebaja levemente el diametro para queentre en el fuste. El desplazador lo construi con una lata de aerosol de aluminio de los usados para desodorantes personales. Su diametro comunmente es de 53 mm. con lo que el “juego” que queda entre desplazados y camara es de 2,5 mm en todo el contorno. [pic] Notese que utilizando la propia tapa de los aerosoles, como son similares, se produce un perfecto «ajuste» de formas entre camara y desplazador, con lo que se reducen significativamente las “zonas muertas”.

Lo mismo ocurre con los «casquetes esfericos» que forman la base de los aerosoles. El largo del desplazador lo fije en 80 mm, y como prefije un “volteo” del ciguenal de 50 mm, el largo de la camara de presion debe ser de 80+50+3=133 mm . Los ultimos 3 mm son para que en su movimiento el desplazador nunca toque la base ni la tapa de la camara, y no queden “zonas muertas”. El eje del desplazador lo construi con un tubo de aluminio de 6 mm de diametro, que se desplaza apoyado por adelante en un agujero realizado en la tapa, y por detras en un perno fijado a la base de la camara.

Entiendo que esto no es indispensable y puede suprimirse usando un eje macizo de menor diametro, ya que de cualquier manera resulta necesario disponer de un apoyo adicional que ademas oficie de “sello” para conservar la presion de la camara. (ver croquis). Una alternativa seria usar un eje macizo de 2,5 o 3 mm de diametro (rayo de bicicleta). y como sello usar la pequena arandela de goma que traen las valvulas de los aerosoles. En tal caso, solo es necesario desarmar la misma quitando la manguera de succion y cortando el plastico de acople, con lo que puede retirarse el resorte y el centro de la valvula, quedando armado el conjunto.

El embolo motor lo construi con una jeringa de vidrio de 30 cm3, la que hice cortar como se muestra en la foto, para obtener un desplazamiento util de 50 mm. Las bielas las construi con tubos y chapas de aluminio para disminuir la masa inercial. La conexion entre la camara de presion y el cilindro del embolo motor la hice con una manguera de polietileno que soporte la succion. El volante de 15cm. de diametro, lo construi con chapa de MDF (Fibrofacil) de 3mm de espesor. En mi caso dispuse de un ruleman de disco rigido de computadora que adapte para el caso, pero estimo que un eje y buje resultan suficientes.

En las fotos se observa una camara de enfriamiento construida con una lata de conserva de las corrugadas, la que deberia se mas grande para conseguir mejor eficiencia. Como medios de union, utilice pegamento y masilla epoxi (dos componentes), y pegamento siliconado para alta temperatura. Este ultimo por ejemplo para armar el desplazador y la camara de enfriamiento. Puede usarse soldadura de estano en algunos lugares, especialmente en la zona fria del motor. El resto es solo madera, paciencia y prolijidad.